capítulo 2: introdução às redes de computadores – camada física
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Capítulo 2: Introdução às Redes de Computadores – Camada Física. Redes para Automação Industrial Luiz Affonso Henderson Guedes. Camada Física. Trata da geração de sinais físicos e sua propagação através do meio físico de transmissão. Natureza de meio físico: sua constituição Material - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Capítulo 2: Introdução às Redes de Computadores – Camada Física
Redes para Automação Industrial
Luiz Affonso Henderson Guedes
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Camada FísicaTrata da geração de sinais físicos e sua
propagação através do meio físico de transmissão. Natureza de meio físico: sua constituição
• Material– Cabo coaxial
– Fibra óptica
– ...
• Impedância:– Características da atenuação do sinal
• Dimensões– Extensão
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Camada Física A forma como os hosts e IMPs são
interconectados ao meio físico .• Codificação do sinal.
• Procedimento de multiplexação.
• Parâmetros do sinal:– Freqüência - duração de tempo de um bit
– Nível do sinal - tensões, correntes, ...
Base teórica para comunicação de dados• Análise de Fourier.
• Capacidade de transmissão do meio.
• Teorema de Nyquist.
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Modos de Transmissão
Full Duplex e Half Duplex: Depende do Hardware Serial e Paralela Síncrona e Assíncrona Redes mais comum: half duplex e serial
Camada de Enlace
Camada Física
Meio Físico de TransmissãoVolts
100100110 Quadro - bits
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Multiplexação e Características dos Meios de TransmissãoMultiplexação
Domínio da Freqüência (FDM) Domínio do Tempo (TDM)
• Síncrona ou Assíncrona.
Características dos Meios de Transmissão
1/T1/T 2/T
Banda
f(Hz)
0dB
-3dB0dB
-3dB
f(Hz)f1 f2
f(Hz) f(Hz)
S(f) S(f)
ON/OFF Manchester
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Capacidade de Transmissão de um Canal
- Baud: a freqüência com que um sinal se propaga no meio de transmissão.
- Um canal de 1 Mbaud permite 106 variações do sinal por segundo.
- A relação entre baud e bits depende da forma de codificação do sinal:
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Capacidade de Transmissão de um Canal
Código ON/OFF um canal com capacidade de N bauds pode transmitir até N bits por segundo.
Código Manchester um canal com capacidade de N bauds pode transmitir até N/2 bits por segundo.
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Capacidade de Transmissão de um Canal
Como um canal de N bauds de capacidade máximo pode transmitir mais que N bps?
Resp. : MODULAÇÃO
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Codificação e Modulação
Modulação Digital de Sinais Variar a amplitude, a freqüência, ou a fase de
um sinal senoidal para representar determinado nível de um sinal digital.
Exemplos:• IEEE 802.3 (CSMA-CD)
– Código Manchester (sem modulação): 0 e -2,05 volts
• IEEE 802.4 (Token-bus)– modulação FSK
Codificador1011010
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Capacidade de Transmissão de um Canal
- Via teorema de Nyquist, um canal livre de ruídos com largura de banda B transmitindo um sinal com V diferentes níveis possui uma taxa de transmissão T (em bps) dada por:
• T 2 B log2 V
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Meios de TransmissãoPar Trançado:
- Constitui-se de dois fios enrolados de forma helicoidal.
Efeito pelicular: devido às componentes resistivas dos cabos.
Sinais analógicos e digitais.Baixo custo e facilidade de instalação.Freqüência máxima de transmissão:
comprimento e espessura do cabo.- Longas distâncias (Km): 20 Kbps.
- Pequenas distâncias (dezenas de m): 100 Mbps.
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Meios de Transmissão
Cabo Coaxial: Constituído de um condutor cilíndrico isolado
envolto por uma malha de cobre uma capa plástica de proteção.
Minimizar ruídos perdar em altas freqüências. Há basicamente dois padrões de cabos coaxiais:
75 e 50.
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Meios de Transmissão 50 são denominados de cabos banda básica:
um freqüência de transmissão, ou duas se for utilizada modulação FSK.
75 são denominados de cabos banda larga: permite a multiplexação por divisão de freqüência (FDM) de vários canais.
- Aplicações de TV a Cabo. A atenuação do sinal no cabo coaxial depende:
- do comprimento;
- das características elétricas;
- da freqüência do sinal e
- do número de conectores existentes.
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Meios de TransmissãoFibra Ótica:
- Um sistema de transmissão ótico tem três componentes:- A fonte de luz
- Luz policromático de comprimento de onda centrado em 0.8 m.
- Sinal produzido por LED ou por laser semicondutor.
- O meio de transmissão (fibra) O detetor fotodetectores, transforma sinais
ótico em sinais elétrico, photodiodos (tempo de resposta em torno de 1s 1Gbps
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Meios de TransmissãoPrincípio de funcionamentoTipos de fibras:
- Multimodo: Possui vários modos, devido ao fenômeno de espalhamento do sinal.
- Monomodo: devido a possuírem diâmetros de apenas alguns comprimentos de ondas, elas funcionam como guias de onda.
- Fibras monomodos são mais precisas que Fibras multimodos. Fibras monomodos são mais caras que
Fibras multimodos.
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Comparação entre Fibra e Cabo Metálico:• Banda de Transmissão;
- Atenuação utilização de repetidores- Fibra: 30Km
- Cabo Metálico: 5Km
- Isolamento de ruídos;
- Corrosão química, devido ao ar;
- Peso;
- Robustez;
- Característica de instalação;
- Comunicação unidirecional X bidirecional;
- Sistema de interface dos sinais e
Benefícios de curto prazo e de longo prazo
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Meios de Transmissão- Transmissão Sem Fio (Wireless)
- Como interligar usuários móveis?
- Resp.: Wireless Wireless e Fibra Ótica serão o futuro!!
Wireless X Fibra Ótica Instalação geografia Banda de transmissão
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Meios de Transmissão
- Transmissão via Rádio- Seguindo a curvatura da terra- Utilizando a ionoesfera
- Transmissão em Microondas- Comunicação por visada direta- Antenas Parabólicas e- Repetidores distantes até 50Km.- Absorção da água em aproximadamente 8GHz- Largamente utilizada em comunicação de longa
distância: telefonia celular e distribuição de TV.
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Meios de Transmissão
Transmissão Infravermelho e Ondas Milimétricas Comunicação de curta distância: controle
remoto
Transmissão de Luz- Sinalização por luz
Laser: tempo bom e distância curta (500m).
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Meios de TransmissãoComunicação por satélites
- Altas taxa de transmissão;
- Atraso de transmissão;
- Sistema broadcast;
- Transmissão FDM e
- Custo- benefício:- Geografia
- Tipo de transmissão móvel, broadcast, etc.
- Custo de instalação e manutenção.
Satélites de baixa orbitas (LEO)
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Meios de Transmissão
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Comunicação Local Assíncrona- Há apenas dois componentes: DTE e DCE.
DTE (Data Terminal Equipament): equipamento do usuário conectado à rede computador.
DCE (Data Circuit-terminating Equipament) – equipamento que interconecta o DTE com a rede modem
O padrão de interface X.21 (ITU), muito parecido com a RS-232, é o mais utilizado na interconexão de DTE com DCE em rede públicas de longa distância.
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C - controle
R - recepção
I - indicação
S - sinal
B – byte timing
Ga – retorno comum do DTE
G - terra
R - recepção
T - transporte
DTEDCE
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Comunicação Local AssíncronaPadrão RS-232
Start bit (zero lógico) Stop bit (1 lógico)
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Comunicação Local AssíncronaComunicação Assíncrona Full Duplex
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Limitações do Hardware RealA amostragem não pode ser instantânea.
Devido às distorções no sinal.• Função da distância e da freqüência.
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Comunicação de Longa Distância
Portadoras Sinais Senoidais Menor atenuação do que pulsos retangulares.
Modulação Em amplitude Em freqüência Em Fase
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Modem- MOdulação e DEModulação
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Modem- MOdulação e DEModulação